[實(shí)用新型]一種氣相沉積合成爐

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220075688.6
• 申請(qǐng)日: 2012-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN202543037U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶蘭艦;宋學(xué)富;向在奎;隋梅;王玉芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國建筑材料科學(xué)研究總院
• 主分類號(hào): C03B20/00
• 分類號(hào): C03B20/00
• 代理公司: 北京尚誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 魯兵

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于玻璃制造領(lǐng)域的設(shè)備，涉及一種合成石英玻璃中用到的氣相沉積合成爐，特別是用于間接法合成石英玻璃中形成二氧化硅疏松體的氣相沉積合成爐。

背景技術(shù)

石英玻璃具有優(yōu)越的物化性能，而被譽(yù)為“玻璃之王”，是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和支柱性產(chǎn)業(yè)發(fā)展中不可替代的基礎(chǔ)性原材料，廣泛應(yīng)用于光纖制造、微電子、光電子、航空航天、核技術(shù)、激光技術(shù)、精密光學(xué)和電光源等高新技術(shù)領(lǐng)域。

目前，國內(nèi)外主要采用“直接法”制造石英玻璃，是以天然水晶或高純四氯化硅為原料，在高溫真空電阻爐、高溫氫氧火焰或高溫等離子體火焰中發(fā)生物理及化學(xué)反應(yīng)過程直接熔制為石英玻璃體；“間接法”合成石英玻璃是申請(qǐng)人獨(dú)創(chuàng)的工藝，其先以高純四氯化硅作原料，采用氣相沉積在氫氧火焰中合成納米二氧化硅疏松體，再將其置于真空電阻爐中進(jìn)行脫水、脫氣及玻璃化處理制備得到石英玻璃體。由于所得到的玻璃產(chǎn)品不同，現(xiàn)有技術(shù)中尚無可以直接用于間接法合成石英玻璃中的氣相沉積合成爐。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種用于間接合成石英玻璃中的高效低能的氣相沉積合成爐。

該氣相沉積合成爐包括以下組件：

1)封閉式爐體及用于支撐爐體的支撐架；

2)保溫爐膛，設(shè)于爐體內(nèi)部；

3)氫氧火焰燃燒器，設(shè)置于爐體的斜下部且燃燒器中心料管出口端伸入保溫爐膛，且設(shè)有氫氣、氧氣和四氯化硅原料氣的進(jìn)氣口；

4)石英基礎(chǔ)桿，從爐體頂部垂直延伸入爐體內(nèi)腔保溫爐膛內(nèi)，位于氫氧火焰燃燒器的中心料管出口端上，石英基礎(chǔ)桿的底端面與氫氧火焰燃燒器出口端相對(duì)；

5)煙囪，設(shè)置于爐體頂部或爐體一側(cè)，煙囪的煙道入口高于石英基礎(chǔ)桿的底端面。

其中：氫氧火焰燃燒器中心下料管出口端到石英基礎(chǔ)桿底端的垂直距離為5-300mm。

所述氫氧火焰燃燒器的數(shù)量為1-6個(gè)。

所述氫氧火焰燃燒器與石英基礎(chǔ)桿中心延長(zhǎng)線的夾角為0-90°。

特別的，所述氫氧火焰燃燒器的數(shù)量為1個(gè)，所述氫氧火焰燃燒器與石英基礎(chǔ)桿中心延長(zhǎng)線的夾角為0°；或所述氫氧火焰燃燒器的數(shù)量為2-6個(gè)，均布在爐體的斜下部且與石英基礎(chǔ)桿中心延長(zhǎng)線的夾角為0-90°。

所述石英基礎(chǔ)桿的材質(zhì)為石英玻璃，其底端面為平面或圓球形或橢圓形，垂直卡位安裝在帶自動(dòng)升降和旋轉(zhuǎn)的車床上。

本實(shí)用新型中，將所述氣相沉積合成爐用于間接合成石英玻璃中，是將四氯化硅原料氣通入氫氧火焰燃燒器中，使其在其中心料管出口端產(chǎn)生的600-1200℃的氫氧火焰中反應(yīng)，所生成的納米二氧化硅微粒沉積在垂直的邊旋轉(zhuǎn)邊提升的石英基礎(chǔ)桿底端面上形成二氧化硅疏松體，沉積速率500-2000g/h。

且，隨著納米二氧化硅微粒在石英基礎(chǔ)桿底端面不斷沉積形成沉積面(相當(dāng)于石英基礎(chǔ)桿向下增長(zhǎng))，提升石英基礎(chǔ)桿保持該沉積面與所述氫氧火焰燃燒器中心料管出口端的距離始終一致。

采用以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型可以使納米二氧化硅微粒在石英基礎(chǔ)桿底端面沉積而形成二氧化硅疏松體，沉積效率和沉積速率高，制造成本低，不僅提高了生產(chǎn)效率、降低了成本、節(jié)約了能源與資源，而且還大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，制備的石英玻璃具有以下優(yōu)良特性：200-3200nm全光譜透過率(紫外-可見-紅外波段)較高，金屬雜質(zhì)含量小于5ppm，羥基含量可控制在20ppm以內(nèi)，且直徑可達(dá)50-200mm，能夠應(yīng)用于精密光學(xué)、半導(dǎo)體光刻技術(shù)和激光技術(shù)等高新技術(shù)領(lǐng)域。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型氣相沉積合成爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型氣相沉積合成爐中多燃燒器布排的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為使用本實(shí)用新型氣相沉積合成爐得到的二氧化硅疏松體結(jié)構(gòu)與微粒形貌的示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型氣相沉積合成爐用于間接合成石英玻璃中，間接合成石英玻璃分兩步完成，先以高純四氯化硅作原料，采用氣相沉積工藝在氫氧火焰中合成納米二氧化硅疏松體，再將其置于真空電阻爐中進(jìn)行脫水、脫氣及玻璃化處理制備得到石英玻璃體。本實(shí)用新型為間接合成石英玻璃中形成二氧化硅疏松體的專用設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)納米二氧化硅微粒的形成與沉積，并最終形成二氧化硅疏松體。

如圖1所示，氣相沉積合成爐包括以下組件：

1)封閉式爐體8；

2)保溫爐膛7，位于爐體8內(nèi)部，具有保溫作用；